DE1143541B

DE1143541B - Monostabile Kippschaltung unter Verwendung einer Vierschichtdiode oder eines Vierschichttransistors

Info

Publication number: DE1143541B
Application number: DEG29970A
Authority: DE
Inventors: Clarence S Jones; Frank P Lewandowski
Original assignee: General Precision Inc
Current assignee: General Precision Inc
Priority date: 1959-07-02
Filing date: 1960-07-02
Publication date: 1963-02-14
Also published as: DE1124549B; GB961158A; GB961032A; US3018392A; US3040195A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine monostabile Kippschaltung nach Art eines Multivibrators mit einer Vierschichtdiode oder eines Vierschichttransistors.

In einer großen Anzahl von elektronischen Steuersystemen, die rechteckige oder im wesentlichen rechteckige Auslöseimpulse benötigen, beispielsweise Verzögerungsschaltungen, Koinzidenzgattern und Austastschaltungen, ist es üblich, Multivibratorschaltungen als impulserzeugende Einrichtungen zu verwenden. Obgleich die Multivibratoren ziemlich befriedigend stabilisierte Auslöseimpulse erzeugen, ist die Verwendung derartiger Schaltungen dadurch etwas begrenzt, daß die Ausgangsimpedanz hoch ist und daher nur eine begrenzte Ausgangsleistung zum Antrieb oder zur Steuerung weiterer Kreise verfügbar ist. Außerdem umfassen die üblichen Multivibratoren eine große Anzahl von Einzelelementen, was sich nicht ohne weiteres auf Miniaturgröße bringen läßt. Oft ist eine Anzahl der erforderlichen Schaltelemente temperaturempfindlich, so daß sich Änderungen der Arbeitsweise durch Änderungen der Temperatur ergeben, weil in die Eigenschaften der Auslöseimpulse Ungleichmäßigkeiten, beispielsweise Verzerrungen der Wellenform oder Änderungen der Impulsdauer oder Amplituden, eingehen. Eine weitere Beschränkung der Verwendung der üblichen Multivibratoren entsteht dadurch, daß die Erholungszeit etwa in der gleichen Größenordnung liegt wie die Länge der Ausgangsimpulse, so daß eine Arbeitsweise mit hoher Geschwindigkeit unmöglich ist, wenn nicht zusätzlich Schaltmaßnahmen zur Überwindung dieser Schwierigkeiten eingeführt werden.

Durch die Erfindung wird monostabile Kippschaltung erhalten, deren Ausgangsimpedanz kleiner ist als die der üblichen Schaltungen und die weniger Bestandteile enthält und im wesentlichen temperaturunabhängig arbeitet.

Die erfindungsgemäße Kippschaltung verwendet eine Vierschichtdiode oder einen Vierschichttransistor, die durch Anlegen eines ihre Schaltspannung überschreitenden Auslöseimpulses von ihrem normalerweise hochohmigen Zustand in den niederohmigen Zustand übergeht und in diesem verbleibt, solange ein ausreichender Haltestrom durch den Halbleiter fließt. Das Kennzeichen der Erfindung liegt darin, daß die Reihenschaltung eines Widerstandes mit entweder der Vierschichtdiode und einer Diode und eines Transistors, deren äußere Zonen mit denen der Vierschichtdiode übereinstimmen, oder dem Vierschichttransistor und dem Transistor an die Klemmen der Betriebsspannung angeschlossen ist, daß das mit dem Widerstand verbundene Ende des Vierschichthalb-Monostabile Kippschaltung

unter Verwendung einer Vierschichtdiode oder eines Vierschichttransistors

Anmelder:

General Precision, Inc.,
Binghamton, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. K.-R. Eikenberg, Patentanwalt,
Hannover, Am Klagesmarkt 10/11

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Juli 1959 (Nr. 824 581)

Clarence S. Jones, Los Altos, Calif.,

und Frank P. Lewandowski,
Mountain View, Calif. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

leiters über eine Diode einerseits über einen Widerstand mit der Basis des Transistors und andererseits über einen Kondensator mit dem Emitter des Transistors verbunden ist, daß Auslöseimpulse entweder einer Elektrode der Vierschichtdiode oder der Steuerelektrode des Vierschichttransistors zugeführt werden und daß die Ausgangsimpulse an dem von der Batterieklemme abgewandten Ende des Widerstandes abgenommen werden.

Vorteilhaft wird dabei ein Halbleiterkörper aus wenigstens elf Zonen verwendet, von denen vier eine Gruppe bilden, die einen PNPN-Halbleiter darstellt, zwei weitere eine PN-Diode bilden, drei weitere einen Transistor und die restlichen beiden leitenden Zonen zwischen diesen Gruppen.

Weitere Merkmale der Erfindung werden ausführlich in der sich anschließenden Beschreibung beschrieben, die auf die Zeichnung Bezug nimmt, in denen Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es stellt dar

Fig. 1 ein Schaltschema eines Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Spannungsstromcharakteristik einer Vierschicht-PNPN-Diode nach Fig. 1,

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Fig. 3 eine graphische Darstellung, die Änderungen Vierschichtdiode wird in der USA.-Patentschrift der Spannungen mit der Zeit an den verschiedenen 2 855 524 von W. Shockley gegeben. Punkten der Schaltung nach Fig. 1 zeigt, In Fig. 2 ist die Spannung, die an den Anschlüssen Fig. 4 ein Schaltdiagramm einer anderen Aus- der Diode 17 erscheint, gegen den Stromfluß von dem gestaltung unter Verwendung eines vierzehnschichtigen 5 Anschlußpunkt B zum Anschlußpunkt A gemäß Fig. 1 Halbleiters, aufgetragen. Da ansteigende Spannung, mit Null Fig. 5 a, 5 b, 5 c Schaltdiagramme weiterer Aus- beginnend, der Diode zugeführt wird, fließt ein niedriger gestaltungen, Strom während des Zustandes hoher Impedanz der Fig. 6 ein Schaltschema unter Verwendung eines Diode 17, bis die Durchschlagspannung Vr erreicht PNPN-Transistors und io ist. Dann folgt ein instabiler negativer Widerstands-Fig. 7 a und 7 b Schaltdiagramme unter Verwendung bereich (durch die gestrichelte Linie angedeutet) in von Halbleitervorrichtungen mit elf Schichten. dem Spannungsstromdiagramm. An diesen schließt Den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbei- sich dann ein Bereich an, in welchem, obgleich der spielen ist gemeinsam die Verwendung bekannter Stromfluß bemerkenswert ist, nur eine kleine Spannung vierschichtiger Silikonhalbleiter-PNPN-Dioden als 15 an der Diode 17 erscheint. Dies ist der Zustand Stromschalter. Der Ausgangsimpuls wird geliefert, niedriger Impedanz der Dioden. In diesem Bereich wenn der Stromschalter leitet und den Durchfluß fällt der Hauptteil der zugeführten Spannung (das ist eines großen Stromes durch eine Belastungsimpedanz die ^+-Spannung) an dem Widerstand 18 ab. Nachgestattet. Der Stromschalter wird leitend durch einen dem Durchschlag ausgelöst worden ist, bleibt der Auslöseimpuls. Ist der Stromschalter einmal leitend, 20 Durchschlagzustand aufrechterhalten, wenn an der übernimmt ein elektronisches Ventil, beispielsweise PNPN-Diode 17 eine ausreichende Spannung V_s aufeine Röhre, ein Transistor oder ein Relais, die Arbeit rechterhalten wird, die den Strom des Haltestromes I_s und regelt den Zeitpunkt der Rückkehr in den nicht- sicherstellt. Wird die angelegte Spannung unter den leitenden Zustand, was bestimmt wird durch die Zeit- Wert V_s verringert, kehrt die PNPN-Diode 17 in den konstante eines i?C-Gliedes. 25 Zustand hoher Impedanz zurück und bleibt in diesem In Fig. 1 ist ein NPN-Transistor 10 dargestellt, Zustand, bis die Durchschlagspannung Vb wieder erdessen Basiselektrode 11 mit der geerdeten Emitter- reicht wird.

elektrode 12 über ein J?C-Glied verbunden ist, das Es soll nun auf die Schaltung in Fig. 1 Bezug aus einem in Serie angeordneten Widerstand 13 und genommen werden. Die erste Anlegung der J5+-Spaneinem Kondensator 14 besteht. Die Kollektorelek- 30 nung verursacht einen Strom durch die Belastungstrode 15 des Transistors 10 ist über eine PN-Diode 16, impedanz 18, Diode 19 (weiche durch die ^+-Spannung eine Vierschicht-PNPN-Diode 17 und über einen vorgespannt ist), durch die Basisvorspannnungsimpe-Widerstand 18 mit der positiven Batteriespannung B+ danz 13 zur Basiselektrode 11 des Transistors 10. Der verbunden. Eine PN-Diode 19 verbindet den Ver- Impedanzwert der Widerstandskombination 18 und 13 bindungspunkt der Vierschichtdiode 17 mit dem 35 ist so gewählt, daß sich ein ausreichender Basis-Widerstand 18 (Anschlußpunkt B) mit dem Ver- Emitter-Strom ergibt, um den Transistor zu sättigen, bindungspunkt des Widerstandes 13 mit dem Konden- so daß er stark vorgespannt ist. Bei der ersten Anlegung sator 14 (Anschlußpunkt C). Ein negativer Eingangs- des 5+-Potentials ist die PNPN-Diode in ihrem oder Auslöseimpuls zur Änderung des Zustandes der stabilen Zustand hoher Impedanz, so daß der Punkt B monostabilen Multivibratorschaltung vom stabilen in 40 wirksam gegen das Bezugs- oder Erdpotential, mit den quasistabilen Zustand wird über einen Konden- dem die Emitterelektrode 12 verbunden ist, gesperrt sator 20 zum Anschlußpunkt A geführt. In ähnlicher ist. Auch ist der Impedanzwert der Belastungsim-Weise wird ein negativer Ausgangsimpuls über einen pedanz 18 viel kleiner als der der Vorspannungs-Kondensator 21 vom Anschlußpunkt B abgenommen. impedanz 13, so daß der Punkt B fast auf das B+- Die Diode 17 ist eine mit zwei Anschlüssen ver- 45 Potential erhöht wird und weicht von diesem nur sehene Silikon-Vierschicht-Schaltdiode des PNPN- durch den Spannungsabfall an der Belastungsim-Typs, die im allgemeinen als PNPN-Diode mit zwei pedanz 18 ab, was durch den Basis-Emitter-Stromfluß Anschlüssen bezeichnet wird und ausführlich in einem bewirkt wird.

Artikel »The Four-Layer Diode« von W. Shockley Sobald der Transistor 10 gesättigt ist, nimmt der

in der Augustausgabe 1957 von Electronic Industries & 50 Punkt D das Potential des Bezugspotentials (Erde) an

Tele-Tech. beschrieben ist. Die PNPN-Diode besitzt und nimmt dabei das Potential am Punkt A mit. Die

zwei stabile Zustände, und zwar einen Sperrzustand, Größe des Potentials, das der Belastungsimpedanz 18

in dem sie eine hohe Impedanz von]«l bis 100 ΜΩ, und angelegt wird, wird sorgfältig ausgewählt, so daß es

einen leitenden Zustand, in dem sie eine niedrige etwas kleiner ist als das Durchschlagpotential der

Impedanz von weniger als 9 Ω besitzt. Die PNPN- 55 PNPN-Diode 17, so daß bei erstmaliger Anlegung der

Diode 17 wird von einem Zustand in den anderen ^+-Spannung die PNPN-Diode 17 in ihrem Zustand

durch Anlegung einer Spannung umgeschaltet. Wird hoher Impedanz verbleibt. Da der Punkt B praktisch

die Spannung in Vorwärtsrichtung erhöht, erreicht auf dem B+-Potential ist und da das Potential an dem

die PNPN-Diode eine Durchschlagspannung und geht Punkt C dem am Punkt B fast genau folgt und von

in den Zustand niedriger Impedanz und hoher Leit- 60 diesem nur durch den Spannungsabfall über die

fähigkeit über, wodurch »ein Kreis geschlossen« wird, PN-Diode 19 abweicht, wird der Kondensator 14 auf

der zwischen den beiden Anschlüssen liegt. Der Kreis einen Betrag aufgeladen, der fast genau dem -S⁺-

bleibt so lange »geschlossen«, solange der erforderliche Potential entspricht. Die Potentiale des stabilen

Haltestrom aufrechterhalten wird. Fällt der Strom Zustandes an den verschiedenen Punkten sind durch

unter diesen Wert, nimmt die Vorrichtung ihren offenen 65 den linken Teil der Kurve 30, 31, 32 und 33 in Fig. 3

oder Zustand hoher Impedanz wieder ein. Die An- wiedergegeben.

steigzeit der Diode 17 ist im allgemeinen kleiner als Um die Schaltung auszulösen, wird ein negativer

0,1 Mikrosekunde. Eine ausführliche Darstellung der Impuls dem Punkte über den Kondensator 20 zu-

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geführt, wodurch die Spannung an der PNPN-Diode 17 NPN-Transistor 10 und die beiden PN-Dioden 16 den Wert F& übersteigt, so daß die Diode durchschlägt und 19, zu einer einzigen Halbleitervorrichtung zu- und leitet. Dieser Stromfluß bewirkt, daß das Potential sammengefaßt sind. Die zusammengesetzte Halbleiteram Punkt B auf ein Potential abfällt, was etwa dem vorrichtung besitzt vierzehn hintereinanderliegende Bezugspotential (Erde) entspricht, da die Impedanz 5 Zonen, nämlich eine N-Zone, P-Zone, leitende Zone, zwischen dem Punkt B und der Erde nun sehr klein P-Zone, N-Zone, P-Zone, N-Zone, leitende Zone, ist. Die Punkte A und D folgen dem Punkt j3 und P-Zone, N-Zone, leitende Zone, N-Zone, P-Zone, weichen von diesem nur durch das Potential ab, N-Zone. Der angeführte Auslöseimpuls wird über den welches an dem Transistor 10 und der PN-Diode 16 Kondensator 20 der zweiten leitenden Zone (achten liegt. Sobald das Potential an dem Punkt B auf das io Zone) zugeführt, die den Anschlußpunkt A darstellt. Bezugs- (Erd-) Potential (oder etwa auf das Bezugs- Der Ausgangsimpuls wird über einen Kondensator 21 potential) abfällt, ist die PN-Diode 19 in Sperrichtung von der ersten leitenden Zone (dritten Zone) abgebeansprucht und unterbricht den Stromfluß. Als nommen, die den Anschlußpunkt B darstellt.
Folge davon hört der Transistorbasisvorspannungs- Eine aus vierzehn Zonen bestehende Halbleitervorstrom auf, und der Kondensator 14 beginnt, sich 15 richtung, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, läßt sich mit sehr exponentiell über die Basisvorspannungsimpedanz 13 kleinen Abmessungen herstellen, so daß die Länge zu entladen. Der Kondensator 14 wird zu einer weniger als 6 mm und der Durchmesser weniger als Spannungsquelle, die Basisstrom zuführt, um den 3 mm beträgt. Ein monostabiler Multivibrator mit Transistor gesättigt zu halten. Der Basisstrom nimmt einer derartigen vierzehnschichtigen Halbleitervorexponentiell ab, bis schließlich der Basisstrom nicht 20 richtung besitzt den üblichen Schaltungen gegenüber mehr ausreicht, den Transistor zu sättigen. Die außerordentliche Vorteile und gestattet die Herstellung Kurve 31 in Fig. 3 zeigt, daß der Transistor 10 bis zur von Miniatureinrichtungen, wie es bisher nicht möglich Zeit t_x gesättigt ist. Dies wiederum bewirkt eine Ab- war. Außerdem sind Zuverlässigkeit und Festigkeit nähme des Kollektorstromes (Strom über die Be- erhöht und die Anzahl der Komponenten beträchtlich lastungsimpedanz 18), bis schließlich der Kollektor- 25 verringert.

strom unter den Wert des Haltestromes I_s abfällt und Die Schaltung nach Fig. 1 und 4, die einen NPN-

die PNPN-Diode 17 in ihren stabilen Zustand hoher Transistor enthält, benötigt einen positiv vorgespann-Impedanz zurückkehrt. Die Potentialänderungen an ten Kollektor. Zur Änderung des leitenden Zustandes den verschiedenen Punkten der Schaltung bei An- der Diode 17 muß ein negativer Eingangsimpuls anlegung des Auslöseimpulses sind durch die Kurven 30, 3° gelegt werden, und ein negativer Ausgangsimpuls wird 31, 32 und 33 in Fig. 3 dargestellt. erhalten. Die Schaltung kann aber leicht abgeändert

Der Zeitpunkt, zu dem der monostabile Multi- werden, so daß positive Ausgangsimpulse durch Anvibrator in seinen stabilen Zustand nach Anlegung legung eines negativen Auslöseimpulses erhalten eines Auslöseimpulses zurückkehrt, hängt von der werden. In Fig. 5a sind die Stellungen der Diode 16 Zeit ab, die der Kondensator 14 zur Entladung 35 und der PNPN-Diode 17 ausgetauscht, so daß ein benötigt, d. h. von der Zeitkonstanten des RC- positiver Auslöseimpuls verwendet werden, um die Gliedes, welches den Kondensator 14 und den Wider- PNPN-Diode 17 in den leitenden Zustand zurückzustand 13 enthält. Je größer der Kondensator, um so führen. Die Fig. 5 b und 5 c zeigen jeweils weitere größer die Zeit, bis die Schaltung ihren Zustand Schaltungsausgestaltungen, die zur Erzeugung posiändert. Das Verhältnis der ohmschen Widerstände 13 4° tiver Ausgangsimpulse benutzt werden können. In und 18 bestimmt die Erholungszeit der Schaltung mit jedem der Fälle ist der NPN-Transistor 10 und die Bezug auf die Impulsbreite des Ausgangsimpulses. Ist ^+-Spannung gegen PNP 10' und eine ^"-Spannung z. B. der Widerstand 13 neununddreißigmal größer als vertauscht worden. Die Anschlüsse der Dioden 16, 17 der Widerstand 18 und die Impulsbreite des Ausgangs- und 18 sind umgewechselt. Fig. 5 b zeigt eine Schaltung, impulses, der an dem Punkt B abgenommen wird, 45 die auf einen positiven Auslöseimpuls anspricht, um 39 Millisekunden, dann beträgt die Erholungszeit nur einen positiven Ausgangsimpuls zu erhalten. Fig. 5 c 1 Millisekunde. zeigt eine Schaltung, die auf einen negativen Auslöse-

Die folgende Tabelle gibt beispielsweise Werte von impuls anspricht und einen positiven Ausgangsimpuls Schaltkomponenten wieder, die sich für die Arbeits- erzeugt.

weise der Schaltung nach Fig. 1 günstig erwiesen 50 Der Hauptzweck der PN-Diode 16 ist, den Anstieg haben. des Potentials an der mit zwei Anschlüssen versehenen

Transistor 10 General Electric 2N169 ^¹^?^⁶1^{7 a}? *™ⁿ Y^ert f begünstigen, der

PN-Diode 15 und 19 .. Hughes 1N191 ^oberhf^lb ^df Durchschlagpotentials V_b hegt. Die An-

PNPN-Diode 17 Beckman/Helipot Wesenheit der PN-Diode 16 macht den Punkt A zu

4N30D ^{55 emer} Eingangsleitung mit einer hohen Impedanz, so

Widerstand 13 39 kQ ^da^ ^weiu§ Strom erforderlich ist, das Potential, welches

Widerstand 18 1000 Ω durch den Auslöseimpuls zugeführt wird, dem Poten-

B⁺ -Potential +28 V ^ ^am P^unkt -^ zuzuführen. Die Kombination der

Auslöseimpuls —6 V PNPN-Diode 17 mit zwei Anschlüssen und der PN-

60 Diode 16 kann durch eine PNPN-Diode mit drei An-

AHe Halbleitervorrichtungen, die zur Ausführung der Schlüssen, die eine Gatterelektrode besitzt, welche mit Erfindung verwendet werden, sollen vorzugsweise vom einem der beiden inneren Halbleiterschichten verSilikon-Typ sein. Fig. 4 zeigt eine andere Anordnung bunden ist, an die die Auslöseimpulse direkt angelegt der Komponenten der Schaltung gemäß Fig. 1, bei werden, ersetzt werden kann. Eine solche Halbleiterder alle Halbleitervorrichtungen zur Erzielung einer 65 anordnung ist ebenfalls bekannt und wird als Vierminimalen Größe ausgestaltet sind. Es ist aus Fig. 4 Schichttransistor oder Thyratrontransistor bezeichnet, zu erkennen, daß vier Halbleitervorrichtungen, näm- Mit drei Anschlüssen versehene Vierschicht-PNPN-lich die PNPN-Diode 17 mit zwei Anschlüssen, der Dioden werden unter dem Namen »Silicon PNPN

Controlled Switch« von der Firma Solid State Products, Inc., vertrieben und arbeiten genau in der gleichen Weise wie die PNPN-Diode mit zwei Anschlüssen für Spannungen und Strom, die den beiden Endanschlüssen zugeführt werden, d. h., die mit drei 5 Anschlüssen versehene PNPN-Diode schlägt bei Anlegung eines Potentials, welches F₀ übersteigt, durch und wird stark leitend und bleibt in dem Zustand hoher Leitfähigkeit, bis der Strom, der von einem Anschluß zum anderen fließt, unter den Wert des Haltestromes I₈ abfällt. Zusätzlich zur Auslösung des Zustandes niedriger Impedanz durch Anlegung eines Potentials, welches F₆ übersteigt, an die PNPN-Diode mit drei Anschlüssen kann eine derartige Diode aueh durch Anlegung eines kleinen negativen Impulses an die dritte oder Gatterelektrode leitend gemacht werden, wenn diese mit der mittleren N-Zone verbunden ist, oder durch Anlegung eines kleinen positiven Auslöseimpulses an die Gatterelektrode, wenn diese mit der mittleren P-Zone verbunden ist. Der Hauptvorteil der Verwendung einer PNPN-Diode mit drei Anschlüssen ist der Umstand, daß ein Auslöseimpuls von weniger als Va V ausreicht, den gewünschten Durchschlag herbeizuführen und die Einnahme des leitenden Zustandes auszulösen, und daß die Sperrdiode 16 nun ganz wegfallen kann. Ein weiterer Vorteil ist der, daß eine Schaltung mit einer PNPN-Diode mit drei Anschlüssen nicht die Anlegung einer Spannung in der Größenordnung von Vt an den Endanschluß bedarf, sondern daß nur ein Potential vorhanden sein muß, welches größer ist als F₈, damit der erforderliche Haltestrom geliefert wird, um die PNPN-Diode im leitenden Zustand zu halten, bis ein Wegfall des Stromes das beendet.

In Fig. 6 ist eine PNPN-Diode 60 mit drei An-Schlüssen dargestellt, deren beide Endanschlüsse mit dem Punkt B bzw. der Kollektorelektrode 15 des Transistors 10 verbunden sind. Der restliche Teil der Schaltung entspricht der der Fig. 1. Der Auslöseimpuls wird der Gatterelektrode 61 angelegt, die, wie gezeigt, mit der mittleren N-Zone verbunden ist. Aus diesem Grund muß der Auslöseimpuls negativ sein. Die Schaltung läßt sich aber auch mit einem positiven Auslöseimpuls betreiben, wenn die Gatterelektrode 61 mit der mittleren P-Zone verbunden wird. Falls ein Ausgangssignal gewünscht wird, welches stark positiv wird, wenn die Schaltung durch einen Impuls ausgelöst wird, kann ein PNPN-Transistor an Stelle eines NPN-Transistors 10 und eine B*-Spannung als Spannungsquelle verwendet werden. Da der Strom zur negativen Seite fließt, muß die PNPN-Diode umgekehrt werden, d. h., ihre Anode (P-Zone) ist mit der Kollektorelektrode 15 verbunden und die Kathode (N-Zone) mit dem Anschlußpunkt B. Die hier verwendete Terminologie hinsichtlich der Endanschlüsse einer PNPN-Diode ist die gleiche, die im allgemeinen im Zusammenhang mit PN-Dioden verwendet wird. Der Strom fließt von der Anode zur Kathode (entgegengesetzt zum Elektronenfluß), so daß die P-Zone, die einen Endanschluß darstellt, die Anode ist und die N-Zone, die einen anderen Anschluß darstellt, die Kathode ist.

Die Schaltungen, die in den Fig. 7 a und 7 b dargestellt sind, verwenden eine zusammengesetzte Halbleitervorrichtung mit elf aufeinanderfolgenden Zonen. Zur Bezeichnung der Zone ist P für eine P-Zone und N für eine N-Zone und C für eine leitende Zone gesetzt. Die Schaltung nach Fig. 7a verwendet somit eine PNCNPNPCPNP-Halbleitervorrichtung und die Schaltung nach Fig. 7 b eine NPCPNPNCNPN-Halbleitervorrichtung. Alle anderen Schaltungskomponenten sind die gleichen wie in Fig. 1. Der monostabile Multivibrator nach Fig. 7 a erzeugt im stabilen Zustand einen Ausgangspegel mit einer Amplitude, welche im wesentlichen gleich dem.ß--Potential entspricht und der durch Auslösung der Schaltung durch einen Impuls im wesentlichen auf das Potential Null erhöht wird. Der monostabile Multivibrator nach Fig. 7 b erzeugt im stetigen Zustand ein Ausgangssignal, welches etwa gleich dem B⁺ -Potential ist und das im wesentlichen auf das Potential Null abfällt, wenn die Schaltung durch einen Impuls ausgelöst ist. Beide Schaltungen können durch einen positiven Impuls ausgelöst werden, der der Eingangsleitung 71 angelegt wird, die der Gatterelektrode entspricht. Um die Schaltung durch einen negativen Impuls auszulösen, muß die Eingangsleitung 71 mit einer mittleren N-Zone verbunden werden, und zwar jener Gruppe, die zwischen den beiden leitenden Zonen liegt.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß eine Elektronenröhre anstatt eines Transistors zur Verwirklichung der Erfindung verwendet werden kann. Jedoch werden Transistoren im allgemeinen vorgezogen, weil sie einen kleinen Spannungsabfall haben und imstande sind, große Ströme zu führen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Monostabile Kippschaltung unter Verwendung einer Vierschichtdiode oder eines Vierschichttransistors, die durch Anlegen eines ihre Schaltspannung überschreitenden Auslöseimpulses von ihrem normalerweise hochohmigen Zustand in den niederohmigen Zustand übergeht und in diesem verbleibt, solange ein ausreichender Haltestrom durch den Halbleiter fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung eines Widerstandes (18) mit entweder der Vierschichtdiode (17) und einer Diode (16) und eines Transistors (10), deren äußere Zonen mit denen der Vierschichtdiode übereinstimmen, oder dem Vierschichttransistor (60) und dem Transistor (10) an die Klemmen der Betriebsspannung angeschlossen ist, daß das mit dem Widerstand (18) verbundene Ende des Vierschichthalbleiters (17 oder 60) über eine Diode (19) einerseits über einen Widerstand (13) mit der Basis (11) des Transistors (10) und andererseits über einen Kondensator (14) mit dem Emitter (12) des Transistors (10) verbunden ist, daß Auslöseimpulse entweder einer Elektrode der Vierschichtdiode oder der Steuerelektrode des Vierschichttransistors zugeführt werden und daß die Ausgangsimpulse an dem von der Batterieklemme abgewandten Ende des Widerstandes (18) abgenommen werden.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Transistors (10) mit dem Vierschichthalbleiter (17, 60) verbunden ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vierschichthalbleiter (17, 60) in Serie zwischen den Transistor (10) und eine Belastungsimpedanz (18) geschaltet ist, wobei an die Serienschaltung eine Spannung über die Belastungsimpedanz angelegt wird, welche kleiner ist als die Durchschlagspannung des Vierschichthalbleiters, und ein Vorpsannungsanschluß für den

Transistor (10) über eine Diode (19) mit dem Anschluß der Belastungsimpedanz (18) verbunden ist, die mit dem Vierschichthalbleiter in Verbindung steht.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorspannungsanschluß über einen Kondensator (14) mit dem Emitter des Transistors (10) verbunden ist und über eine Vorspannungsimpedanz (13) mit der Basis des Transistors (10), wobei der Kondensator (14) und die Impedanz (13) das i?C-Glied bilden.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert der Vorspannungsimpedanz (13) größer ist als der der Belastungsimpedanz (18).

6. Schaltung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer PNPN-Diode (17) mit zwei Anschlüssen der Eingang (20) der Schaltung mit der Verbindungsstelle (A) des Vierschichthalbleiters (17) und der Diode (16) verbunden ist (Fig. 1, 4, 5 a, 5 b,

7. Schaltung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem PNPN-Transistor (60) der Eingang (61, 71) der Schaltung an die Steuerelektrode der Vorrichtung gelegt ist (Fig. 6, 7a, 7b).

8. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpulse von der Anschlußstelle (B) der Belastungsimpedanz (18) mit dem Vierschichthalbleiter (17, 60) abgenommen werden.

9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter eines NPN-Transistors (10) mit der Erde oder einem Bezugspotential verbunden ist und sein Kollektor mit der Kathode des Vierschichthalbleiters (17, 60), der wiederum mit seiner Anode mit der Belastungsimpedanz (18) verbunden ist, an deren anderen Anschluß eine positive Spannung (B⁺) angelegt ist, wobei der Ausgang der Schaltung schwächer positiv wird, wenn die Schaltung durch einen Impuls ausgelöst wird (Fig. 1, 4, 5 a, 6, 7 b).

10. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter eines PNP-Transistors (10') mit der Erde oder einem Bezugspotential verbunden ist und sein Kollektor mit der Anode des Vierschichthalbleiters (17, 60), der wiederum mit seiner Kathode mit der Belastungsimpedanz (18) verbunden ist, an deren anderen Anschluß eine negative Spannung (B') angelegt ist, wobei der Ausgang der Schaltung weniger negativ wird, wenn die Schaltung durch einen Impuls ausgelöst wird (Fig. 5b, 5c, 7a).

11. Schaltung nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (16) eine PN-Diode ist, deren Anode mit der Kathode der PNPN-Diode (17) und deren Kathode mit dem Kollektor des Transistors (10) verbunden ist, und daß die Schaltung durch negative Impulse ausgelöst wird (Fig. 1,4).

12. Schaltung nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (16) eine PN-Diode ist, deren Anode mit der Belastungsimpedanz (18) und deren Kathode mit der Anode der PNPN-Diode (17) verbunden ist, und daß die Schaltung durch positive Impulse ausgelöst wird (Fig. 5 a).

13. Schaltung nach Anspruch 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (16) eine PN-Diode ist, deren Anode mit der Kollektorelektrode des Transistors (10') und deren Kathode mit derAnode der PNPN-Diode (17) verbunden ist, und daß die die Schaltung durch positive Impulse ausgelöst wird (Fig. 5 b).

14. Schaltung nach Anspruch 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (16) eine PN-Diode ist, deren Anode mit der Kathode der PNPN-Diode (17) und deren Kathode mit der Belastungsimpedanz (18) verbunden ist, und daß die Schaltung durch negative Impulse ausgelöst wird (Fig. 5 c).

15. Halbleiterkörper zur Verwendung in einer Schaltung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens elf Zonen umfaßt, von denen vier zu einer Gruppe zusammengefaßt sind, die eine PNPN-Diode bilden, zwei andere zu einer Gruppe, die eine PN-Diode bilden, drei weitere zu einer Gruppe, die einen Transistor darstellt, während die restlichen beiden zwischen diesen Gruppen liegenden Zonen leitende Zonen sind (Fig. 4, 5a, 5b, 5c, 7a, 7b).

16. Halbleiterkörper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, fünfte, siebente, neunte und elfte Zone P-Zonen sind, die zweite, vierte, sechste und zehnte Zone N-Zonen und die dritte und achte Zone leitende Zonen (Fig. 7 a).

17. Halbleiterkörper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, vierte, sechste und zehnte Zone P-Zonen sind, die erste, fünfte, siebente, neunte und elfte N-Zonen und die diitte und achte leitende Zonen (Fig. 7 b).

18. Halbleiterkörper nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß er insgesamt vierzehn Zonen umfaßt, wobei die zusätzlichen drei Zonen eine Gruppe bilden, die eine weitere PN-Diode darstellen und eine weitere leitende Zone (Fig. 4, 5 a, 5 b, 5 c).

19. Halbleiterkörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die drei zusätzlichen Zonen nächst der Vierergruppe, die die PNPN-Diode bildet, eingefügt sind, wobei die leitende Zone gegen die Kathode der PNPN-Diode und die nächste P-Zone liegt (Fig. 4, 5 c).

20. Halbleiterkörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die drei zusätzlichen Zonen nächst der Vierergruppe, die die PNPN-Diode bildet, eingefügt sind, wobei die leitende Zone gegen die Anode der PNPN-Diode und die nächste N-Zone liegt (Fig. 5 a, 5 b).

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Elektronische Rundschau«, 1959, Nr. 2, S. 51 bis 54; 1958, Nr. 10, S. 352/353.

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